KR20140115213A - 절전 기능이 내장된 영상 고조파 필터가 내장된 분전반 - Google Patents

절전 기능이 내장된 영상 고조파 필터가 내장된 분전반 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절전 기능이 내장된 영상 고조파 필터가 내장된 분전반에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 필터가 내장된 분전반은 절전 기능이 내장된 영상 고조파 필터가 내장된 분전반에 있어서, R 상 부스바, S 상 부스바, T 상 부스바 및 N 상 부스바와 전기적으로 연결되며, 영상 고조파를 내부에서 순환시키는 것에 의해 영상 고조파를 제거하는 지그재그결선 변압기; 상기 지그재그결선 변압기와 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바를 각각 연결하는 라인 상에 위치하는 스위칭부: 및 상기 스위칭부를 온 또는 오프시키는 것에 의해, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 전기적으로 연결 또는 분리시키는 제어부를 포함한다.

Description

절전 기능이 내장된 영상 고조파 필터가 내장된 분전반{PANEL BOARD BUILT-IN ZERO HARMONIC FILTER EQUIPPED FUNCTION OF SAVING POWER}
본 발명은 분전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절전 기능이 내장된 영상 고조파 필터가 내장된 분전반에 관한 것이다.
기기의 보급이 확대되면서 3상 4선식 배전계통의 중성선 영상분 고조파 전류가 다양한 형태의 장해를 일으킬 수 있다. 영상분 고조파는 과전류에 의한 차단기의 Trip, 변압기의 온도 상승 및 열화, 보호기의 오동작, 중성선 과열/화재발생, 통신 장애 등을 유발할 수 있다. 이러한 영상 고조파 저감을 위해, 영상 고조파 필터가 변압기 2차측에서부터 부하 말단 분전반 사이에 설치될 수 있다. 영상 고조파 저감율을 최대로 하기 위해, 영상 고조파 필터는 부하측에 가장 가까운 위치, 즉, 분전반에 설치되는 것이 바람직하다. 주지된 바와 같이 영상 고조파 필터는 지그재그결선 변압기를 포함하고, 영상 고조파 필터는 N 상으로부터 유입된 영상분을 지그재그결선 변압기 내부로 순환시키는 것에 의해 제거할 수 있다. 이와 같은 영상 고조파 필터는 영상분을 부하측에서 제거하는 것에 의해 영상 고조파가 전원측으로 유입되는 것을 차단할 수 있으나, 영상 고조파에 의한 전기 요금 증가, 역률 저하와 같은 문제점을 야기할 수 있다, 구체적으로, 영상 고조파 내의 지그재그결선 변압기는 부하로 작용하여 전기 요금을 증가시킬 수 있으며, 지그재그결선 변압기가 가지는 리액턴스 성분에 의해 역률이 저하될 수 있다.
이에, 본 발명은 영상 고조파 필터가 영상 고조파를 필터링하는 기능을 최대한 유지시키되 영상 고조파 필터에 의한 전기 요금 증가 및 역률 저하를 최소화할 수 있는 영상 고조파 필터가 내장된 분전반을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 영상 고조파 필터 내에서 소모하는 전력을 최소화 할 수 있는 영상 고조파 필터가 내장된 분전반을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 필터가 내장된 분전반은 절전 기능이 내장된 영상 고조파 필터가 내장된 분전반에 있어서, R 상 부스바, S 상 부스바, T 상 부스바 및 N 상 부스바와 전기적으로 연결되며, 영상 고조파를 내부에서 순환시키는 것에 의해 영상 고조파를 제거하는 지그재그결선 변압기; 상기 지그재그결선 변압기와 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바를 각각 연결하는 라인 상에 위치하는 스위칭부: 및 상기 스위칭부를 온 또는 오프시키는 것에 의해, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 전기적으로 연결 또는 분리시키는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 지그재그 결선 변압기의 온도가 기 설정된 온도 상한값을 이상인 경우, N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 이하인 경우, 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대인 경우, 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 이하인 경우 중 적어도 어느 하나에 해당하는 때, 상기 스위칭부를 오프시키는 것에 의해, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 N 상 부스바 상의 전류 중 영상분을 기 설정된 주기로 스캐닝하여 시간대별 영상분 평균값을 산출하고, 상기 산출된 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대에 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 산출된 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대에 만, 상기 N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값을 연산하고, 상기 연산된 N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값을 사용하여, 상기 스위칭부의 온 또는 오프를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 지그재그 결선 변압기의 온도가 기 설정된 온도 상한값 미만인 경우, N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 초과인 경우, 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대인 경우, 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 초과인 경우 중 적어도 어느 하나에 해당하는 때, 상기 스위칭부를 온시키는 것에 의해, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바에 전기적으로 연결시키며, 상기 지그재그 결선 변압기의 온도가 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우에는, 상기 N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 초과인 경우, 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대인 경우, 및 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 초과인 경우 중 어느 하나에 해당하는 경우에 우선하여, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 기 설정된 분리 시간에 해당하는 경우에만, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 전기적으로 분리시키는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 분리 시간의 설정 후 분리 시간이 재설정 되면 상기 재설정된 분리 시간에 따라, 상기 스위칭부의 온 또는 오프를 제어할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 분리 조건에 해당하는 경우, 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 것에 의해 영상 고조파 필터에 의한 역률 저하 및 전기 요금 인상을 최소화할 수 있다.
또한, 연결 조건에 해당하는 경우라도 온도 센싱부에 의해 측정된 지그재그결선 변압기의 온도값이 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우 연결 조건에 우선하여 영상 고조파 필터를 부스바로부터 분리시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터의 과부하에 의한 사고를 방지할 수 있다.
또한, 기 설정된 주기로 영상분을 스캐닝하고, 다음 주기까지 그 스캐닝된 값을 사용하여 영상 고조파 필터의 연결/분리를 제어하는 것에 의해, 제어 모듈의 수명을 길게하고, 제어 모듈의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 스캔닝된 시간대 중 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 미만인 때에만 전류 연산부(2231), 전력량 취득부(2233) 및 전력량 제공부(1200)를 동작시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터의 연결/분리를 위한 제어시 전력 소모를 극소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분전반의 구성도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 제어부의 기능 블록도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 전류 스캐닝부의 스캐닝 결과에 따라, 스위치 개폐부가 스위치를 개폐하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분전반에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분전반의 구성도를 나타낸다. 도 2는 도 1의 제어부의 기능 블록도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 전류 스캐닝부의 스캐닝 결과에 따라, 스위치 개폐부가 스위치를 개폐하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 본 발명의 요지를 보다 명확히 하기 위해, 종래 분전반의 일반적인 구성에 대한 설명은 간략히 한다.
도 1을 참조하면, 분전반(1)은 메인 차단기(50), 계전기(1000), 영상 고조파 필터(2000)를 포함할 수 있다.
메인 차단기(50, MCCB)의 출력단에 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30), N 상 부스바(40)가 위치할 수 있다. R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30), N 상 부스바(40) 각각에는 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30), N 상 부스바(40) 각각의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(11, 21, 31, 41)가 설치될 수 있다. 온도 센서(11, 21, 31, 41)는 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30), N 상 부스바(40) 각각의 온도를 계전기(1000) 측으로 전달 할 수 있다.
계전기(1000)는 전력량 산출부(1100), 전력량 제공부(1200), 알람 제공부(1300)를 포함할 수 있다.
전력량 산출부(1100)는 R, S, T 상 각각의 전류를 검출하는 CT(current transformer, 1101. 1102, 1103, 1104)의 출력값을 사용하여 R, S, T 상의 전류를 산출하고, 그 산출된 전류값을 사용하여 분전반(10)에 연결된 부하 전체의 전력 소비량(부하량)을 기 설정된 주기로 산출할 수 있다.
전력량 제공부(1200)는 전력량 산출부(1100)에 의해 산출된 부하 전체 전력 소비량을 영상 고조파 필터(2000) 측으로 제공할 수 있다.
알람 제공부(1300)는 온도 센서(11, 21, 31, 41)로부터 온도를 수신하고, 그 수신된 온도값 중 적어도 하나의 온도값이 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우, 알람을 제공할 수 있다. 이에 의해, 분전반에서 부스바의 과열에 의한 사고를 미연에 방지할 수 있다.
영상 고조파 필터(2000)는 지그재그결선 변압기(2100), 제어 모듈(2200)을 포함할 수 있다.
지그재그결선 변압기(2100)는 주지된 바와 같이, R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30), N 상 부스바(40)에 연결되어, N 상으로 유입된 영상 고조파를 지그재그결선 변압기 내에서 순환시키는 것에 의해 영상 고조파를 제거할 수 있다. 지그재그결선 변압기(2100)는 저항 성분을 가지므로 영상 고조파를 제거하는 과정에서 열이 발생할 수 있다. 열이 과도한 경우, 지그재그결선 변압기(2100)의 열화에 의한 성능 저하 및 분전반(1) 내에서의 화재 발생 우려가 있다. 따라서, 지그재그결선 변압기(2100) 내에서의 과열 또는 과부하를 방지할 필요가 있다. 이를 위해, 지그재그결선 변압기(2100) 일측에 온도 센싱부(2110)가 설치될 수 있다. 온도 센싱부(2110)는 지그재그결선 변압기(2100)의 온도를 센싱하고, 그 센싱된 온도값을 제어 모듈로 전달할 수 있다. 이때, 제어 모듈(2200)은 지그재그결선 변압기(2100)의 온도가 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 상 부스바(30)로부터 분리시킬 수 있다. 이에 의해, 지그재그결선 변압기(2100)의 과부하를 방지할 수 있다. 물론, 지그재그결선 변압기(2100)가 분리된 상태에서 지그재그결선 변압기(2100)의 온도가 기 설정된 온도 상한값 미만으로 저하된 경우, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)에 연결시킬 수 있다.
제어모듈(2200)은 스위칭부(2211, 2212, 2213), 전류측정부(2220), 제어부(2230), 저장부(2240)를 포함할 수 있다.
스위칭부(2211, 2212, 2213)는 각각 지그재그결선 변압기(2100)와 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)를 전기적으로 연결하는 라인 상에 위치할 수 있다. 스위칭부(2211, 2212, 2213)는 반도체 스위칭 소자 또는 릴레이 등으로 구현될 수 있다. 스위칭부(2211, 2212, 2213)는 제어부(2300)의 제어 동작에 따라, 온/오프 동작을 수행하는 것에 의해, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)와 전기적으로 연결하거나, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.
전류 측정부(2220)는 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30), N 상 부스바(40)에 각각 위치한 CT(2221, 2222, 2223, 2224)를 사용하여 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30), N 상 부스바(40) 상의 전류를 측정할 수 있다. 그리고, 전류 측정부(2220)는 측정된 전류값을 제어부(2230)에서 처리 가능한 신호 예를 들어, 디지털 신호로 변환하여 제어부(2230)로 전달할 수 있다.
제어부(2230)는 전류 측정부(2220)로부터 수신한 전류값 및 온도 센싱부(2110)로부터 수신한 온도값을 사용하여 스위칭부(2211, 2212, 2213)의 온/오프를 제어하는 것에 의해, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)와 전기적으로 연결하거나, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 제어부(2230)는 전류 연산부(2231), 전류 스캐닝부(2232), 전력량 취득부(2233), 타이머(2234), 스위치 개폐부(2235)를 포함할 수 있다.
전류 연산부(2231)는 전류 측정부(2220)로부터 수신한 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 상의 전류값을 사용하여 N 상 부스바(40)를 통해 흐르는 3상 불평형 전류값을 연산할 수 있다. 여기서, 3상 불평형 전류값은 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30) 상의 전류값의 벡터합의 피크값일 수 있다. 그리고, 전류 연산부(2231)는 N 상 부스바(40) 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값을 스위치 개폐부(2235)에 제공할 수 있다. 이때, 스위치 개폐부(2235)는 N 상 부스바(40) 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 이하인 경우, 스위칭부(2211, 2212, 2213)를 오프시키는 것에 의해, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킬 수 있다. N 상 부스바(40) 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 이하인 경우에는 영상분이 적기 때문에 영상 고조파 필터(2000)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)에 연결시킬 필요가 없다. 따라서, 영상 고조파 필터(2000)의 필터링의 필요성이 적은 때, 영상 고조파 필터(2000)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시키는 것에 의해 영상 고조파 필터(2000)에 의한 역률 저하 및 전기 요금 인상을 최소화할 수 있다. 전류 연산부(2231)는 기 설정된 주기로 N 상 부스바(40) 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값을 연산할 수 있다. 이와 달리, 스위치 개폐부(2235)는 N 상 부스바(40) 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 초과인 경우, 스위칭부(2211, 2212, 2213)를 온시키는 것에 의해, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)에 연결시킬 수 있다.
전류 스캐닝부(2232)는 외부 명령 또는 기 설정된 주기에 따라, N 상 부스바(40) 상의 영상 고조파를 스캐닝할 수 있다. 스캐닝되는 시간 구간은 1일일 수 있다. 여기서, 스캐닝되는 영상 고조파는 기 설정된 대역 예를 들어, 3고조파, 6고조파, 9고조파 등일 수 있다. 스캐닝되는 영상 고조파는 3고조파 만일 수도 있으며, 스캐닝된 영상 고조파 대역은 제한이 없을 수 있다. 전류 스캐닝부(2232)는 스캐닝된 영상 고조파의 크기를 기 설정된 시간 단위에서의 평균값으로 환산할 수 있다. 도 3을 참조하면, 도 3에서 가로축은 시간을 의미하고, 세로축은 영상분을 의미할 수 있다. 도 3은 전류 스캐닝부(2232)가 하루 동안 스캐닝한 결과를 나타낸다. 점선은 전류 스캐닝부(2232)가 환산한 예를 들어, 3고조파, 6고조파 합의 피크값일 수 있다. 그리고, 막대그래프의 높이는 각 시간대(1 시간 동안)에서의 영상분의 평균값을 의미할 수 있다. 전류 스캐닝부(2232)는 도 3과 같은 하루 동안 각 시간대에서의 영상분 평균값을 저장부(2240)에 저장할 수 있다. 그 후, 스위치 개폐부(2235)는 하루 중 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대에, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킬 수 있다. 이와 달리, 스위치 개폐부(2235)는 하루 중 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 때, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)에 연결시킬 수 있다.
이와 같은 방식을 위해, 타이머(2244)가 구비될 수 있으며, 스위치 개폐부(2235)는 타이머(2244)로부터 시간 정보를 취득하여, 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시각에 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킬 수 있다. 특정 영역 또는 특정 분전반에서의 영상 고조파를 진단하고 그 진단 결과에 따라 영상 고조파 필터가 설치된 이후, 그 진단 결과와 상이하게 영상 고조파가 발생될 수 있다. 본 발명은 영상 고조파 필터가 설치된 이후 설치된 부하측에서의 영상 고조파 발생률에 따라 선택적으로 영상 고조파 필터를 부스바에 연결 또는 분리시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 설치된 이후 기 설정된 주기 예를 들어, 1 달 단위로 영상 고조파를 스캐닝하고, 그 스캐닝된 결과에 따라 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시각에 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킬 수 있다. 이에 의해, 영상분이 적어 영상 고조파 필터의 필터링이 필요없을 때, 영상 고조파 필터(2000)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터에 의한 역률 저하 및 전기 요금 인상을 방지할 수 있다. 물론, 실시간으로 N 상의 영상 고조파를 모니터링하고 영상 고조파가 기 설정된 하한값 이하인 때 영상 고조파 필터를 분리시킬 수도 있으나, 이와 같은 방식은 영상 고조파를 실시간으로 연산하는데 과도한 전력을 소모할 수 있는 점 및 영상 고조파가 기 설정된 하한값 사이에서 변화를 반복할 때 과도한 스위칭을 통해 스위칭부의 수명을 단축시켜 관리 비용이 증대되는 점 등을 고려할 때 부적합할 수 있다. 전력 수용가의 사용 패턴은 월 단위 또는 환절기 단위로 일정할 수 있다. 따라서, 월 단위로 N 상에서의 영상분을 스캐닝하고, 그 스캐닝된 결과에 따라 1 달 동안 동일한 패턴으로 스위치 개폐부(2235)가 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대에 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킨다고 하여도 영상 고조파에 대하여 충분한 절감 효과를 볼 수 있다. 이와 동시에 영상 고조파 필터에 의한 역률 저감 및 전기 요금 증가를 최소화할 수 있으며, 영상 고조파 필터의 유지 비용 및 영상 고조파 필터의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
이와 달리, 설계자에 의해 영상 고조파 필터의 분리 시간이 기 설정되고, 스위치 개폐부(2235)는 기 설정된 분리 시간에만 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 따라서, 기 설정된 분리 시간은 설계자에 의해 설치 위치에 따라 가변적으로 설정될 수 있다. 여기서, 분리 시간 외의 시간은 연결 시간일 수 있다. 연결 시간에는 스위치 개폐부(2235)는 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30)에 연결시킬 수 있다.
계속하여 도 2를 참조하면, 전력량 취득부(2233)는 전력량 제공부(1200)가 제공하는 전력량 관련 정보를 취득할 수 있다. 여기서, 전력량 관련 정보는 분전반(1)에 연결되어 전기를 공급받는 부하의 전기 사용량(이하, “부하량”이라 침함)일 수 있다. 이때, 스위치 개폐부(2235)는 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 이하인 때, 스위칭부(2211, 2212, 2213)를 오프시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터(2000)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킬 수 있다. 분리 후 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 초과인 때는 영상 고조파 필터(2000)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)에 연결시킬 수 있다.
스위치 개폐부(2235)는 앞서 본 바와 같이 부하량, 지그재그결선 변압기 상의 온도, 기 계측된 시간대별 영상분 평균값, N 상 부스바(40)의 전류값에서 3상 불평형 전류를 차감한 값에 따라 스위칭부(2211, 2212, 2213)의 온/오프를 제어하는 것에 의해, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 선택적으로 분리 또는 연결시킬 수 있다.
스위치 개폐부(2235)가 스위칭부(2211, 2212, 2213)의 온/오프를 제어하는 조건은 다음의 표 1과 같이 정리될 수 있다.
분리 조건 - 온도 센싱부(2110)에 의해 측정된 온도값이 기 설정된 온도 상한값을 이상인 경우
- N 상 부스바(40) 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 이하인 경우
- 스캐닝된 결과에 따라 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대(분리 시간)인 경우
- 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 이하인 경우
- 기 설정된 분리 시간인 경우
연결 조건 - 온도 센싱부(2110)에 의해 측정된 온도값이 기 설정된 온도 상한값 미만인 경우
- N 상 부스바(40) 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 초과인 경우
- 스캐닝된 결과에 따라, 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대(연결 시간)인 경우
- 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 초과인 경우
- 기 설정된 분리 시간 외의 시간(연결 시간)인 경우
스위치 개폐부(2235)는 위 분리 조건 중 어느 하나에 해당하는 때, 스위칭부(2211, 2212, 2213)를 오프시키는 것에 의해 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 이와 달리, 스위치 개폐부(2235)는 위 연결 조건 중 어느 하나에 해당하는 때, 스위칭부(2211, 2212, 2213)를 온시키는 것에 의해 영상 고조파 필터를 부스바에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 다만, 연결 조건 중 1) N 상 부스바(40) 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 초과인 경우 2) 스캐닝된 결과에 따라 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대인 경우 3) 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 초과인 경우 4) 기 설정된 분리 시간 외의 시간인 경우 중 어느 하나에 속하는 경우라도, 온도 센싱부(2110)에 의해 측정된 온도값이 기 설정된 온도 상한값을 이상인 경우에는, 스위치 개폐부(2235)는 스위칭부(2211, 2212, 2213)를 오프시키는 것에 의해, 연결 조건에 우선하여 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 이는 영상 고조파 필터의 과부하에 의한 사고를 방지하기 위함일 수 있다.
그리고, 전류 연산부(2231), 전력량 취득부(2233) 및 전력량 제공부(1200)의 동작을 최소화하기 위해, 전류 스캐닝부에 의해 스캐닝된 시간대 중 영상분 평균값이 영상분 하한값 이하인 때에 만, 전류 연산부(2231), 전력량 취득부(2233) 및 전력량 제공부(1200)를 동작시킬 수 있다. 즉, 전류 스캐닝부(2232)에 의해 스캐닝된 시간대 중 영상분 평균값이 영상분 하한값 이하인 때에 만, 전류 연산부(2231)가 N 상 부스바 전류에서 3상 불평형 전류를 차감한 값을 연산하여 스위치 개폐부(2235)에 전달할 수 있다, 그리고, 전류 스캐닝부에 의해 스캐닝된 시간대 중 영상분 평균값이 영상분 하한값 이하인 때에 만, 전략량 제공부(1200)가 전력량 취득부(2233)로 부하량을 전달하고, 전력량 취득부(2233)가 그 취득된 전력량을 스위치 개폐부(2235)로 전달할 수 있다.
그리고, 본 발명은 N 상 부스바(40) 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 이하인 경우 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 방식, 기 계측된 하루 중 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대인 경우 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 방식, 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 이하인 경우 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 방식, 및 기 설정된 분리 시간에 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 방식 중 적어도 어느 하나의 방식 만을 사용할 수 있다. 이때, 사용되지 않는 방식에 해당하는 구성요소는 생략된 형태로 실시될 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 분리 시간에 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 방식 만을 사용하는 경우, 전력량 제공부(1200), 전류 연산부(2231), 전류 스캐닝부(2232) 및 전력량 취득부(2233)는 생략된 형태로 실시될 수 있다. 기 설정된 분리 시간에 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 방식 만을 사용하는 경우, 제어 모듈(2200)의 구조가 매우 간소화되고, 영상 고조파 필터의 제작비가 매우 저렴할 수 있다. 이때, 설치 후에 부하 상태에 따라, 영상 고조파량이 적은 시간대가 변경될 수 있으므로, 제어부(2200)는 운영자에 의해 분리 시간을 재설정할 수 있는 설정부(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 운영 중 운영자에 의해 분리 시간이 재설정되면 제어부(2200)는 재설정된 분리 시간에 따라 스위칭부(2211, 2212, 2213)의 온/오프를 제어할 수 있다. 위에서, 분리 시간을 사용하는 방식은 영상분 평균값을 사용하는 방식을 대체할 수도 있다. 이때, 분리 시간은 기 계측된 하루 중 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대를 대신할 수 있다.
계속하여 도 1을 참조하면, 저장부(2240)는 위와 같은 동작을 수행하는데 필요한 알고리즘, 변수 및 파라미터 등을 저장할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 분리 조건에 해당하는 경우, 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 것에 의해 영상 고조파 필터에 의한 역률 저하 및 전기 요금 인상을 최소화할 수 있다.
또한, 연결 조건에 해당하는 경우라도 온도 센싱부에 의해 측정된 지그재그결선 변압기의 온도값이 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우 연결 조건에 우선하여 영상 고조파 필터를 부스바로부터 분리시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터의 과부하에 의한 사고를 방지할 수 있다.
또한, 기 설정된 주기로 영상분을 스캐닝하고, 다음 주기까지 그 스캐닝된 값을 사용하여 영상 고조파 필터의 연결/분리를 제어하는 것에 의해, 제어 모듈의 수명을 길게하고, 제어 모듈의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 스캔닝된 시간대 중 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 미만인 때에만 전류 연산부(2231), 전력량 취득부(2233) 및 전력량 제공부(1200)를 동작시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터의 연결/분리를 위한 제어시 전력 소모를 극소화할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: R 상 부스바
20: S 상 부스바
30: T 상 부스바
40: N 상 부스바
50: 메인 차단기
111, 21, 31, 41: 온도 센서
1000: 계전기
1100: 전력량 산출부
1101, 1102, 1103: CT
1200: 전력량 제공부
1300: 알람 제공부
2000: 영상 고조파 필터
2100: 지그재그결선 변압기
2110: 온도 센싱부
2200: 제어모듈
2211, 2212, 2213: 스위칭부
2220: 전류 측정부
2221, 2222, 2223, 2224: CT
2230: 제어부
2231: 전류 연산부
2232: 전류 스캐닝부
2233: 전력량 취득부
2234: 타이머
2235: 스위치 개폐부
2240: 저장부

Claims (7)

  1. 절전 기능이 내장된 영상 고조파 필터가 내장된 분전반에 있어서,
    R 상 부스바, S 상 부스바, T 상 부스바 및 N 상 부스바와 전기적으로 연결되며, 영상 고조파를 내부에서 순환시키는 것에 의해 영상 고조파를 제거하는 지그재그결선 변압기;
    상기 지그재그결선 변압기와 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바를 각각 연결하는 라인 상에 위치하는 스위칭부: 및
    상기 스위칭부를 온 또는 오프시키는 것에 의해, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 전기적으로 연결 또는 분리시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 지그재그 결선 변압기의 온도가 기 설정된 온도 상한값을 이상인 경우, N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 이하인 경우, 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대인 경우, 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 이하인 경우 중 적어도 어느 하나에 해당하는 때, 상기 스위칭부를 오프시키는 것에 의해, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 분전반.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 N 상 부스바 상의 전류 중 영상분을 기 설정된 주기로 스캐닝하여 시간대별 영상분 평균값을 산출하고, 상기 산출된 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대에 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 분전반.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대에 만, 상기 N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값을 연산하고, 상기 연산된 N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값을 사용하여, 상기 스위칭부의 온 또는 오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 분전반.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 지그재그 결선 변압기의 온도가 기 설정된 온도 상한값 미만인 경우, N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 초과인 경우, 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대인 경우, 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 초과인 경우 중 적어도 어느 하나에 해당하는 때, 상기 스위칭부를 온시키는 것에 의해, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바에 전기적으로 연결시키며,
    상기 지그재그 결선 변압기의 온도가 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우에는,
    상기 N 상 부스바 상의 전류값에서 3 상 불평형 전류값을 차감한 값이 기 설정된 하한값 초과인 경우, 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대인 경우, 및 부하량이 기 설정된 부하량 하한값 초과인 경우 중 어느 하나에 해당하는 경우에 우선하여, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 분전반.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기 설정된 분리 시간에 해당하는 경우에만,
    상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 전기적으로 분리시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 분리 시간의 설정 후 분리 시간이 재설정 되면 상기 재설정된 분리 시간에 따라, 상기 스위칭부의 온 또는 오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 분전반.
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